无阳光下的光合作用生命形式
光合作用是一种曾经局限于喜阳、生活在地表的生物的过程，今年首次潜入了水下——7843英尺深处。
不列颠哥伦比亚大学的微生物学家 J. Thomas Beatty 和他的研究团队在中美洲海岸附近发现了一种新型细菌。它们是已知的第一种在自然缺乏阳光的环境中通过光合作用获取能量的生物。
Beatty 认为，当来自热液喷口的水温高达 570 华氏度时，遇到寒冷的海水，可能会发生几种发光过程：气泡内爆产生的声致发光；化学反应产生的化学发光（类似于萤火虫发光）；晶体键形成产生的晶体发光；以及键断裂产生的摩擦发光。尽管如此，发出的光非常微弱，只有极少数细菌能够生长。“每毫升中不到两个细胞，”Beatty 说。这与一杯咖啡中一粒糖的比例相当。
即便如此，这些生物也很重要。在产生氧气的光合作用出现之前，地球表面受到紫外线的轰击，对生命相对不友好。这促使研究人员认为，光合作用——以及早期生命——是在海底热液喷口周围进化的，那里可以免受地表辐射的侵害。Beatty 的细菌可能有助于支持这一假说。
这项发现也可能为生命如何在其他行星（包括木卫二）上进化提供线索。木卫二上存在热液活动的迹象，促使研究人员推测那里的生命可能类似于地球上热液喷口周围的生态系统，并将依靠化能合成生存，从化学物质中提取能量。“我们说，‘嗯，没那么快，’”Beatty 说，“也许这个生态系统中有很小一部分光合作用。”—Anne Sasso
学生颠覆板块构造理论
在地球坚硬的外壳和下方较软的层之间发现了一个清晰的边界，这可能迫使人们重新评估构造板块的运动方式和原因。
由于地质学家无法深入地球内部一探究竟，他们依赖地震波来探索地球的内部层。最外层——岩石圈，分为构造板块——是一层约 200 英里厚的寒冷、坚硬的岩石，它缓慢地滑动在软流圈（下方约 100 英里厚的更温暖、更弱的层）的表面上。岩石圈停止和软流圈开始的地方长期以来一直由温度定义：约 2300 华氏度。但今年七月，布朗大学地质学研究生 Catherine Rychert 报告了一个前所未有的发现：一个清晰的岩石圈-软流圈边界，仅凭温度变化无法解释。
以往的地震研究表明，坚硬的岩石圈在 25 英里或更长的距离内逐渐过渡到更具塑性的软流圈。这项新的数据——基于高频地震波——表明这种转变是迅速发生的，在 7 英里内完成。Rychert 和她的导师 Karen Fischer 认为，软流圈上部微量的水或熔岩可能导致了地震行为的变化以及两层之间的剧烈转变。
水和熔岩的存在挑战了地质学家长期以来的假设，即软流圈的对流驱动着构造板块的运动。相反，新的发现为重力将板块拉入俯冲带并可能将其拖到全球各地提供了证据。下一步是扩展 Rychert 的研究，该研究仅限于北美东部。“如果我们到处都能看到这种强烈而清晰的现象，那就说明到处都需要类似水和熔岩的东西，”Fischer 说。“如果我们看不到，那么它就会限制这些性质的可能变化。”—Anne Sasso
地球内核比外壳转得更快
地球内核是一个固体铁球，比月球稍小。人们对它知之甚少，但地球物理学家今年证实了它在旋转——比包围它的固体地球层旋转得更快。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的地球物理学家 Xiaodong Song 和他的同事们研究了来自双震（来自同一地点但不同时间的两次地震）的地震波。科学家们推断，如果内核旋转得更快，双震的地震波会因为内核铁晶体组成的差异而在核心中以不同的速度传播。
Song 计算出，固体的内核每年比地球其余部分旋转的速度略快，这种差异加起来大约每 1000 年多转一圈。他的发现可能有助于解释内核如何与外核的对流相互作用以驱动地球的磁场。磁场保护我们免受来自太阳的带电粒子的轰击。
“我们只有 30 到 40 年的快照，”Song 警告说。他的团队使用的数据最早可追溯到 20 世纪 60 年代，当时建立了一个全球地震监测网络。在那之前发生了什么尚不清楚。Song 预计未来几年会有更多突破——只要地球继续发生地震。—Anne Sasso
日本测量地球核
在日本中部池野山顶下方 3200 英尺处，工人启动了第一台足够灵敏的探测器，可以探测到来自地球内部的地质中微子。
该探测器已开始提供对我们星球核心的洞察。中微子是量子粒子，它们与物质的相互作用非常微弱，以至于每天都有数十亿个中微子不受影响地穿过我们的身体。通过追踪由铀-238 和钍-232 在地球内部衰变产生的地质中微子，名为 Kamland 的探测器首次直接测量了由放射性引起的地球热量。据认为，地球产生的热量约一半来自内部核反应，另一半来自地球早期炽热星球时期遗留的热量。今年七月，该项目估计任何给定时间的地球放射性低于 60 太瓦。
该探测器还将追踪来自太阳和更远地方的中微子，它位于一个锌矿中，以避免受到宇宙射线粒子的污染。实验装置的核心是一个 43 英尺宽的透明尼龙气球，里面装有 1000 吨婴儿油、苯和一种荧光材料的混合物，这种材料可以追踪捕获的中微子。气球浸泡在惰性油浴中，以防止背景辐射的干扰。所有这些又被 1879 个光电倍增管包围，它们会捕捉到反中微子与填充液体的气球中的质子碰撞时产生的闪光。平均而言，该装置每月探测到一个地质中微子。
日本东北大学中微子科学研究中心主任 Suzuki Atsuto 表示，Kamland 实验首次直接测量了地球的内部。建造更多地质中微子探测器将使科学家们能够详细了解地球的内部活动，但每个探测器耗资 3000 万美元，成本将非常高昂。即使是单独的 Kamland，也承诺有助于解决关于板块构造和地球动力学长期存在的问题。通过测量地球内部放射性元素的数量，该探测器可以研究地球是如何形成的。它甚至可以用来探测太阳的内部。“我们开创了一个新的研究领域，”Suzuki 自豪地说，“中微子地球科学。”—Tony McNicol
新计算机揭示月球上的古老地震
在 NASA 关闭了阿波罗宇航员留在月球表面的灵敏地震仪网络三十年后，科学家们重新审视了他们早期的研究，发现了月球比当时意识到的要活跃得多。
在 20 世纪 70 年代，地震仪将数据通过无线电传回德克萨斯大学地球物理学家 Yosio Nakamura 的实验室，但他简陋的计算机只有 64KB 的内存，不足以处理这些信息。因此，他无法确定 12500 次地震事件中有超过 9000 次的震源。所以 Nakamura 和他的同事们在今年重新分析了所有数据，并报告说，在那些神秘的地震事件中，有 5885 起是由大约位于月球中心一半处的断裂引起的深层地震。他们还报告找到了 250 个新的震源区，即月球内部似乎反复断裂的区域。
出于不明原因，深层月震似乎主要集中在面向地球的月球一侧。“要么是远侧发生的月震很少，要么是月球中间存在一些东西，可能是熔融的，减弱了地震信号，”Nakamura 说。他提议在月球远侧安装更多的地震仪进行进一步研究，但他需要等待很长时间。NASA 在 2010 年之前没有计划新的月球任务。—Elizabeth Svoboda
新火山从旧火山中升起
这里的场景非常适合《夺宝奇兵》系列的水下章节：一座 1000 英尺高的水下火山被黄色绒毛覆盖，并被一群深海鳗鱼巡逻。这座年轻的火山锥于三月被发现，它位于美属萨摩亚东部 30 英里处另一座火山的地底深处。科学家们以萨摩亚战神的名字将其命名为 Nafanua。
斯克里普斯海洋学研究所的地质学家 Hubert Staudigel 和伍兹霍尔海洋学研究所的地球化学家 Stan Hart 于 1999 年在寻找构造热点源头时发现了母火山 Vailulu'u。在接下来的两年里，他们两次返回水下地貌——一个直径两英里的巨大陨石坑——并研究了它的地震和热液活动。
然后在三月，俄勒冈大学的 Craig Young 和悉尼大学的 Adele Pile 领导的一支深海科学家团队乘坐潜水器返回寻找生命。在他们下潜之前，他们的声纳在 Vailulu'u 的巨大陨石坑中发现了一个新特征，一座火山——Nafanua——在四年前并不存在。这座年轻的火山每天上升约八英寸，可能在十年内就会露出水面。
潜水器船员降落在 Nafanua 的顶峰，位于海面以下约 2000 英尺处，并看到一片生机勃勃的景象。硫磺色的微生物菌毯覆盖着新熔岩的多孔管。数百，甚至数千条一英尺长的紫灰色鳗鱼在每一个裂缝和缝隙中游动，这促使研究人员将 Nafanua 戏称为“鳗鱼城”。
Young 说，如此大量的鳗鱼（Dysommina rugosa，一种已知来自大西洋和太平洋渔获的物种）的出现是惊人的，因为深海鳗鱼通常是独居的。它们在这座山峰上大量存在可能与火山热液喷口喷出的液态二氧化碳有关，这种二氧化碳几乎杀死了陨石坑深处的所有生命。
“我的猜测是，经过的洋流含有各种生命，包括亮红色的虾，这是鳗鱼的主要食物来源，”Staudigel 说。“鳗鱼可以在羽流中生存，但其他所有生物要么死亡，要么昏迷——这样就可以轻松捕食了。”—Megan Mansell Williams
